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隧道爆破作业说明书

目录

一、工程概况1

1.1工程位置及施工内容1

1.2工程地质、水文地质概况1

二、隧道开挖施工方法2

三、爆破组织机构及人员2

四、隧道开挖光面爆破设计4

4.1爆破设计说明4

4.2隧道光面爆破设计原则5

4.3爆破总体方案5

4.4爆破器材的选择6

4.5爆破参数的选择8

4.5.1全断面法光面爆破设计方案8

4.5.2台阶法光面爆破设计方案13

4.5.3三台阶法光面爆破设计19

4.6爆破网络连接21

五、爆破效果监测及爆破设计优化22

5.1爆破效果检查22

5.2爆破设计优化22

六、爆破安全技术23

6.1个别飞石23

6.2空气冲击波安全距离24

6.3震动安全距离25

七、安全措施26

八、爆破事故预防及应急预案28

8.1事故预防28

8.2应急救援措施28

爆破作业说明书

一、工程概况

1.1工程位置及施工内容

本标段为新建京福铁路客专，位于福建省武夷山脉。

施工范围为：

DK528+450~DK540+416，全长11.966km.

主要工程量：

隧道2座共计11476延米（其中北武夷山隧道6746延米；杨梅岩隧道5000延米），桥梁1座（坑口1号大桥）；路基314.6延米；涵洞三座。

其中：

1、北武夷山隧道：

L=14646m;中心里程：

DK527+603,进口里程：

DK520+280,出口里程：

DK534+930.23（本标段长6476m）。

2、杨梅岩隧道：

L=7508.5m；中心里程：

DK539+170,进口里程：

DK535+405,出口里程：

DK542+913.5（本标段长5011m）。

3、施工里程：

DK528+450～DK540+416

1.2工程地质、水文地质概况

隧址位于福建省内的武夷山脉，中低山区，山势雄伟延绵，起伏较大，植被发育、多悬崖峭壁，相对高差较大。

线路所经地区地层岩性复杂，主要有石英砂岩、泥质砂岩、页岩、泥岩、灰岩、凝灰岩、凝灰熔岩和凝灰质砂岩等沉积岩，板岩、千枚岩、片岩和片麻岩等变质岩，以及花岗岩和闪长岩等岩浆岩，并有粘性土、粉土、砂类土、碎石类土、淤泥等松散土层。

沿线穿越地貌单元较多、地层岩性及地质构造较复杂，大部分山区、丘陵地段属崩、滑、流易发区。

地下水主要为孔隙水，较发育，受地表水下渗影响，全风化层遇水易软化，需加强支护以防排水措施。

武夷山地处中亚热带，境内群山重叠，海拔1800以上的山峰多达三十余座，形成天然屏障，冬季可阻挡或削弱北方冷空气的入侵，具有降水量多，湿度大，雾日长，垂直变化显著等特点。

武夷山四季气温较均匀，温和湿润，年均温17.6℃，平均降水量1864mm。

雨量充沛，日照充足，夏长冬短，四季分明。

春季阴湿多雨，夏季炎热多台风。

二、隧道开挖施工方法 

1、爆破方案设计原则：

（1）确保人员及构筑物的安全；

（2）周边轮廓精确地符合设计要求；

（3）爆破后的岩面光滑平整，肉眼几乎看不到爆破，原有构造裂隙也不因爆破影响而有明显扩展，可保持围岩的整体性和稳定性，有利于施工的安全；

（4）减少超挖和欠挖，节省因超挖、欠挖而增加的工程量和费用，提高掘进速度和质量；

（5）与喷射混凝土和锚杆支护相配合，形成一套多快好省的隧道工程施工新工艺。

2、爆破方案的选取：

综合爆破设计原则的要求，本设计采用全断面法、台阶法和三台阶法光面爆破设计方案。

三、爆破组织机构及人员

建立健全领导机构，设立爆破指挥部和工作责任小组，其组织机构为指挥部、爆破施工组、爆破技术组、安全保卫组、后勤组、善后事故处理组，其各组分工明确，责任到人。

爆破施工组织管理网络如下：

（1）成立爆破指挥中心，即爆破指挥组；

爆破指挥组由指挥长、副指挥长以及有关人员组成。

其主要职责是：

①全面领导和指挥实施爆破期间的各项工作，监督检查执行有关规定。

②根据设计要求，确定爆破施工方案，检查施工质量以及安全技术等，及时解决、处理施工中出现的问题。

③组织施工人员进行安全教育，监督和检查施工安全。

④检查爆破的各项准备工作，当确认已达到设计要求时，指挥长方可下令发出爆破警戒信号，并发令起爆和解除命令。

（2）爆破施工组

该组的任务是按照设计要求进行精心施工，精心加工药包，细心装药、回填。

认真做好电源线路检查，做好防护覆盖工作，并按《爆破安全规程》上所要求的进行操作。

（3）爆破技术组

其任务是：

①设计并组织施工；

②对爆破作业人员进行安全教育和考核，制定爆破实施计划；

③协助施工组监督装药、联结网络和防护处理工作。

④负责爆破后爆区的检查及有关爆破事故调查和技术处理。

（4）安全警戒保卫组

其主要任务是：

①按安全规程的要求负责监督施工安全，严格制止违章作业；

②发放通行证，负责装药堵塞期间的现场保卫工作；

③责警戒区内人员的撤离及爆破前后危险区内建筑物及设施的安全状态调查；

④有关安全事宜与有关部门和地方政府的联系。

（5）后勤组

其主要任务是：

①发放施工作业人员的劳保及现场生活服务；

②保证工地所有的物资供应；

③联系救护医院。

（6）善后事故处理小组

其职责是：

负责爆破后意外事故的调查和处理工作。

四、隧道开挖光面爆破设计

4.1爆破设计说明

国内外隧道掘进的施工方案主要有两种：

一种是传统的钻爆法；一种是掘进机法。

目前国内外均以钻爆法施工为主。

爆破质量直接影响隧道施工的安全、掘进速度以及经济效益，爆破效果不好。

对围岩的破坏范围过大，将会造成坍方影响施工安全；石碴块度过大，将会影响装运速度；超挖过大，增加回填量直接影响经济改益；欠挖补炮，增加工序直接影响掘进速度；眼底不平（不在同一平面内），影响下一进尺的开挖：

炮眼利用率不高，增加钻眼的时间和工费。

因此，为了避免盲目施工并获得良好的爆破效果，根据设计文件和图纸，《铁路隧道施工规范》（TB10003-2005）及《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》（TB10108-2002）的有关规定，编制本光面爆破设计，其质量标准如下：

（1）半孔率不小于80%;

（2）岩面不应有明显的爆震裂缝，爆破后围岩的拢动深度小于0.8m；

（3）隧道周边不应欠挖；

（4）平均线性超挖值小于15cm;

（5）爆破后围岩稳定，基本无剥落现象；

（6）最大线性超挖量小于25cm;

（7）炮眼利用率达到90%以上，即每次循环进尺要达到2.0m以上。

4.2隧道光面爆破设计原则

①确保人员及构筑物的安全；

②符合爆破质量安全标准；

③爆破后的岩面光滑平整，肉眼几乎看不到爆破裂隙，原有构造裂隙也不因爆破影响而有明显扩展，可保持围岩的整体性和稳定性，有利于施工的安全；

④一次成型：

周边轮廓精确地符合设计要求，节省因超挖、欠挖而增加的工程量和费用，提高掘进速度和质量；

⑤与喷射混凝土和锚杆支护相配合，形成一套多快好省的隧道工程施工新工艺。

⑥可行性原则：

爆破设计必须符合施工条件，切实可行，达到安全上可靠，技术上可行，效益上可观。

4.3爆破总体方案

围岩分级表如下：

表一围岩分级表

隧道名称

起点里程

围岩级别及分类（M）

V

IV

III

II

合计

北武夷山隧道

DK520+280

701

408

425

4942

6476

杨梅岩

隧道

DK535+405

163.5

20

310

4517.5

5011

长涧源

斜井

105

143

30

890

1168

竹坪

斜井

66

20

20

1245

1351

麻子坑

斜井

43

30

30

735

838

根据设计和施工组织要求，其中Ⅲ～Ⅴ级围岩的开挖施工采用台阶法光面爆破，Ⅱ级围岩采用全断面法光面爆破施工。

周边眼、底眼及有水环境炮孔选用乳化炸药，其他采用2号岩石硝铵炸药；起爆系统采用非电导爆管起爆系统；整个爆破网络连接完成后使用两发电雷管反向连接统一起爆，此方案在实际运用中对各设计参数可根据实际情况进行调整。

4.4爆破器材的选择

1、炸药的选用：

炸药品种很多，但应注意越脆或韧性越强的岩体，应选用猛度较高、爆速较高的炸药。

目前，在隧道工程中，用于爆破施工中最多的是硝铵类炸药。

隧道周边光面爆破一定要采用小直径的低爆速、低猛度高爆力的光爆炸药，以取得优质的光爆效果，围岩稳定，施工作业安全。

（1）对没有渗水的地段，炸药选用Ф32mm×200mm（150kg）销铵炸药。

对周边眼小药卷，若没有专用的光面爆破小药卷，则采取用如上规格的销铵炸药自制加工小药卷，其规格为Ф25mm×250mm（125kg）。

（2）对于渗水地段，炸药选用Ф32mm×200mm（175kg）乳化炸药。

对周边眼小药卷，若没有专用的光面爆破小药卷，则采取用如上规格的防水乳化炸药自制加工小药卷，其规格为Ф25mm×250mm（130kg）。

2起爆器材的选择

出于光面爆破技术对起爆顺序和起爆时间的严格要求，为确保其起爆质量。

使用非电导爆管雷管、毫秒延期电雷管和导爆索共同组成混联网络。

（1）雷管：

1~15段非电导爆管雷管，导爆管长度为3m,5m,7m

毫秒延期电雷管

（2）索类：

塑料导爆管及连接元件，普通导爆索，继爆管（单向型和双向型）

（3）起爆器具：

发爆器

如条件允许，可采用数码雷管起爆系统，该系统由数码电子雷管、编码器和起爆器三部分组成。

数码电子雷管是一种可以随意设定并准确实现延期发火时间的新型电雷管。

它与普通电雷管的本质区别在于一个微型电子芯片取代了普通电雷管的延期药和电点火元件，不仅大大提高了延期精度，而且控制了通往引火头的电源，从而最大限度地减少了因引火头能量需求所引起的误差。

每个雷管的延期时间可在0～100ms范围内按毫秒量级编程设计，其延期精度可控制在0.2ms以内。

可严格控制各孔的起爆顺序，并实现光面爆破中周边眼的同时起爆，使应力波相互叠加从而获得良好的爆破效果。

4.5爆破参数的选择

4.5.1全断面法光面爆破设计方案

1.单位耗药量

合理的单位耗药量的决定于多种因素，其中主要有：

岩石的物理力学性质、隧道断面炸药性质（密度、爆力、猛度、可塑性）、装药直径、炮孔直径和炮孔深度等。

主要影响因素是岩石本身固有的各种物理特性（如抗压、抗剪、抗拉特性）根据普氏岩石分级，按照坚固系数f把岩石分成十个等级。

依照普氏分级，本爆区的岩质属于II～V级围岩，具有中等坚固性。

根据修正的普氏公式，该公式具有下列简单的形式

式中f——岩石坚固性系数，或称普氏系数；

——断面大小，m2；

——考虑炸药做功能力的校正系数，k0＝525/p，p为做功能力（ml）

根据工程经验和本隧道实际情况取q=1.2kg/m3

2.光面爆破不耦合系数、装药直径

由

式中D一不耦合系数；

—炮眼直径，mm;

—炸药直径，mm;

a—爆生气体分子余容系数，a=0.395；

P—爆生气体初始压力，对于二号岩石硝铵炸药P=6997Pa；

—岩石的三轴抗压强度，对于Ⅱ类围岩，取

=900kg/cm3；

r—绝热指数，1/r=0.8299；

所以，对于周边眼：

＝1.93

则：

d炸药=d炮眼/D=42/1.93=22

式中：

d炸药—炸药直径；

d炮眼—炮眼直径。

在实际过程中，对周边眼的药卷，我们采取自制加工或直接采用直径为25mm的乳化炸药。

这个数值与理论计算值相近，则实际周边眼不耦合系数D=42/25=1.68，符合规范D=1.5-2.0的要求。

3确定周边眼间距（E）和最小抵抗线（W）

E=54.2976kp×

式中E-周边眼间距；

-岩抗破坏屈服系数，见下表；

-药卷直径。

岩石抗破坏屈服系数kp

f值

4-6

8

10

12

kp

0.56

0.53

0.51

0.48

E=54.2976×kp×di

=54.2976×0.50×25

=69mm

考虑到权爆区岩石节理十分发育，并参照规范周边眼间距取值范围35cm-50cm,对周边眼间距取35cm。

有W=1.25E

=35×1.25

=44mm

式中W-最小抵抗线;

取W=45mm；

4炮眼装药系数

在现代隧道爆破技术中，周边眼的装药集中度采用规范取值范围0.07～0.12kg.m-1，取0.10kg.m-1,其它炮眼的填充系数选用见下表：

表二炮孔填充系数表

炮眼名称

掏槽

眼

扩槽

眼

掘进

眼

内圈

眼

二台

眼

底板

眼

备

注

全断面

药系数

95%

88%

80%

70%

80%

84%

底角眼取84%

确定值

96%

90%

80%

68%

80%

83%

5循环进尺

主要根据围岩的稳定性、开挖面的支承作用、开挖断向大小、支撑或支护条件、机械配套能力和施工组织管理水平等因素，可进行合理地选择掘进进尺L。

实践证明，可以采用短进尺、多循环掘进，或者采用深进尺、少循环掘进。

综合考虑各项因素，取L=3.0m。

6孔径及孔深

孔径：

凿岩采用一字纤头，直径为Φ=40mm，则炮眼孔径为Φ=42mm。

孔深除掏槽、底角眼为3.2m外，其它采用3.0m。

孔深：

为克服岩石的夹制作用，对掏槽眼和底眼取20cm的超深（即孔深取3.20m），其余各眼孔深取3.00m。

7炮眼数量

N眼=0.0012qS/ad2

式中N—炮眼数目（个）；

q—单位炸药消耗量，取1.2kg.m-3；

S—开挖断面面积（m2），S=129.09m；

a—炮眼装填系数一般为0.65～0.75，取0.70；

d一药卷直径，硝铵炸药（除周边眼外）为32mm;

N＝0.0012×1.2×129.09/（0.70×0.032×0.032）=259（个）

以此理论计算值作为参考，并结合类似的工程经验，进行炮眼布置，在本次炮眼布置中取258，其中空眼6个，具体布置情况有待在施工过程中对待具体岩性及结构更改。

8装药结构

装药结构周边眼采用间隔装药并使用导爆索作为传爆线，直径为25mm乳化炸药（防水）加竹片绑扎的串状装药结构。

其它炮眼采用连续装药，药卷为32mm,全部采用反向起爆装药结构。

其结构图放下：

9堵塞长度

在一般情况下，周边眼的堵塞长度不少于20cm,其它炮眼堵塞长度不少于30cm，堵塞材料可选用黄泥。

有条件的情况下可采用水压爆破以改善爆破效果。

10单孔装药量及总装药量

总装药量Q，及各孔单孔装药量，详见下表：

表三全断面法各孔装药量

项目

名称

炮眼

毫秒

雷管

装药

总计

编

号

个

数

深

度

段

数

个

数

Φ25

药卷

Φ32

药卷

填充

系数

个

m

段

个

节-长度-重量

节-长度-重量

空眼

6

2

掏槽眼

1

9

2

1

18

17-3.06-2.55

96%

22.95

扩槽眼

3

4

0

3

4

15-2.7-2.25

90%

9

掘进眼

5

8

0

5

8

13-2.4-1.95

80%

15.6

掘进眼

6

14

0

6

14

13-2.4-1.95

80%

27.3

掘进眼

7

13

0

7

17

13-2.4-1.95

80%

33.75

掘进眼

8

7

0

8

9

13-2.4-1.95

80%

25.35

掘进眼

9

34

0

9

34

13-2.4-1.95

80%

66.3

掘进眼

11

43

0

1

43

13-2.4-1.95

80%

83.85

内圈眼

13

36

0

3

36

13-2.4-1.95

80％

70.2

周边眼

15

57

0

5

7

7-1.75-0.875

1-20-0.15

0.34kg/m

58.45

底板眼

15

25

0

5

5

15-2.7-2.25

90%

56.25

底角眼

15

2

2

5

4

15-2.7-2.25

90%

4.5

合计

256

473.5

注：

1、炮眼布置图比例为1：

100

2、炮眼布置尺寸以cm计

3、掏槽正中心位置距底板415cm

4.5.2台阶法光面爆破设计方案

1.单位耗药量

合理的单位耗药量的决定于多种因素，其中主要有：

岩石的物理力学性质、隧道断面炸药性质（密度、爆力、猛度、可塑性）、装药直径、炮孔直径和炮孔深度等。

主要影响因素是岩石本身固有的各种物理特性（如抗压、抗剪、抗拉特性）根据普氏岩石分级，按照坚固系数f把岩石分成十个等级。

依照普氏分级，本爆区的岩质属于II~V级围岩，具有中等坚固性。

根据修正的普氏公式，该公式具有下列简单的形式

式中f——岩石坚固性系数，或称普氏系数；

——断面大小，m2；

——考虑炸药做功能力的校正系数，k0＝525/p，p为做功能力（ml）

根据工程经验和本隧道实际情况取q=1.04kg/m3

2.光面爆破不耦合系数、装药直径

公式：

式中D一不耦合系数；

dk—炮眼直径，mm;

di—炸药直径，mm;

a—爆生气体分子余容系数，a=0.395；

P—爆生气体初始压力，对于二号岩石硝铵炸药P=6997Pa；

—岩石的三轴抗压强度，对于Ⅳ类围岩，

=650kg/cm3；

r—绝热指数，1/r=0.8299；

所以，对于周边眼：

＝2.18

则：

d炸药=d炮眼/D=42/2.18=19

式中：

d炸药—炸药直径；

d炮眼—炮眼直径。

在实际操作过程中，对周边眼的药卷，我们采取自制加工或直接采用直径为25mm的乳化炸药。

这个数值与理论计算值相近，则实际周边眼不耦合系数D=42/25=1.68，符合规范D=1.5-2.0的要求。

3确定周边眼间距（E）和最小抵抗线（W）

E=54.2976kp×di

式中E—周边眼间距；

kP—岩石抗破坏屈服系数，见下表；

di一药卷直径。

岩石抗破坏屈服系数KP

F值

4-6

8

10

12

KP

0.56

0.53

0.51

0.48

计算E=54.2976×KP×di

=54.2976×0.55×25

=75cm

考虑到权爆区岩石节理十分发育，并参照规范周边眼间距取值范围35cm-50cm,对周边眼间距取35cm。

有W=1.25E

=35×1.25

=43mm

式中W-最小抵抗线;

取W=45mm；

4炮眼装药系数

周边眼的装药集中度采用规范取值范围0.07～0.12kg.m-1，取0.10kg/m,其它炮眼的填充系数选用见下表：

表四装药系数表

炮眼

名称

掏槽眼

扩槽眼

掘进眼

内圈眼

二台眼

底板眼

底角眼

装药

系数

75%

64%

64%

55%

64%

61%

75%

5循环进尺

综合考虑各项因素，取L=2m

6孔径及孔深

凿岩采用一字纤头，直径为Φ=40mm，则炮眼孔径为

Φ=42mm。

孔深除掏槽、底角眼为2.4m外，其它采用2.0m。

孔深：

为克服岩石的夹制作用，对掏槽眼和底角眼取20cm的超深（即2.40m），其余各眼孔深取2.00m。

7炮眼数量

N眼=0.0012qS/ad2

式中N眼—炮眼数目（个）；

q—单位炸药消耗量，取1.04kg.m-3；

S—开挖断面面积（m2），S=139.31m；

a—炮眼装填系数，取0.66；

d一药卷直径，硝铵炸药（除周边眼外）为32mm;

N＝0.0012×1.04×139.31/（0.66×0.032×0.032）

=257（个）

8装药结构

装药结构周边眼采用间隔装药并使用导爆索作为传爆导线，直径为25mm乳化炸药（防水）加竹片绑扎的串状装药结构。

其它炮眼采用连续装药，药卷为32mm,全部采用反向起爆装药结构。

9堵塞长度

在一般情况下，周边眼的堵塞长度不少于20cm,其它炮眼堵塞长度不少于30cm，堵塞材料可选用黄泥。

有条件的情况下可采用水压爆破以改善爆破效果。

10单孔装药量及总装药量

总装药量Q，及各孔单孔装药量，详见下表

表五台阶法施工开挖上部爆破参数表

目

录

名

称

炮眼

毫秒雷管

装药

总计

个

数

深

度

段

数

个

数

Φ25药卷

Φ32药

卷

填充

系数

个

m

段

个

节-长度

-重量

节-长度

-重量

掏槽眼

8

2.4

1

8

9-1.8-1.35

75

8.4

扩槽眼

10

2.0

3

10

7-1.4-1.05

64

10.5

掘进眼

15

2.0

5

15

7-1.4-1.05

64

15.75

掘进眼

17

2.0

7

17

7-1.4-1.05

64

17.58

掘进眼

8

2.0

9

8

7-1.4-1.05

64

8.4

内圈眼

17

2.0

11

17

6-1.2-0.9

55

15.3

底板眼

13

2.4

13

13

7-1.4-1.05

64

13.65

周边眼

57

2.0

15

57

3-0.3-0.23

0.10kg.m-3

13.11

小计

145

145

102.7

表六台阶法施工开挖下部爆破参数表

目

录

名

称

炮眼

毫秒雷管

装药

总计

个数

深度

段数

个数

Φ25药卷

Φ32药卷

填充

系数

个

m

段

个

节-长度-重量

节-长度-重量

掏槽眼

8

2.2

1

8

7-1.4-1.05

64%

8.4

掘进眼

9

2.0

3

9

7-1.4-1.05

64%

9.45

掘进眼

8

2.0

5

8

7-1.4-1.05

64%

8.4

掘进眼

13

2.0

7

13

7-1.4-1.05

64%

13.65

掘进眼

17

2.0

9

17

7-1.4-1.05

64%

17.85

掘进眼

10

2.0

11

10

7-1.4-1.05

64%

10.5

内圈眼

10

2.0

13

10

6-1.2-0.9

55%

9.0

底板眼

13

2.0

15

13

7-1.4-1.05

64%

13.65

周边眼

21

2.0

17

21

3-0.3-0.23

0.10kg/m

5.06

底角眼

2

2.4

17

22

9-1.8-1.35

75%

2.7

小计

112

112